机械工程材料知识总结

1、铸造知识总结铸造知识总结铸造生产的特点及应用铸造生产的特点及应用可获得任意尺寸、任意形状的零件和毛坯某些材料必修铸造，例如铸铁件铸造可降低金属消耗，减少机加工工时铸造生产成本低，适应性广，可用于加工机械零件毛坯或成品合金合金的铸造性的铸造性合金的铸造性：在铸造生产过程中，合金铸造成形的难易程度。容易获得正确的外形，内部又健全的铸件，其铸造性就好，反之则差。铸钢的铸造性比铸铁差 原因：铸钢的熔点较高，钢液易氧化、钢水的流动 性差、收缩大，其体收缩率为1014%，线收缩为 1.82.5%。合金的流动性合金的流动性合金的流动性：通常以螺旋形流动性试样的长度来衡量。将金属液浇入螺旋形试样的铸型中，在相

2、同的铸型及浇注条件下，得到的螺旋形试样越长，表示该合金的流动性越好。合金的流动性对铸造生产的影响：合金流动性好，易充满铸型，能获得外形完整、轮廓清晰、尺寸精确、薄而复杂的铸件；有利于合金凝固收缩时得到补缩；有利于非金属杂质及气体上浮和排除；能避免铸件产生气孔、渣眼、冷隔和浇不足等缺陷。铸件为什么会产生缩孔缩松？铸件为什么会产生缩孔缩松？1、铸件结构方面的原因（1）由于铸件断面过厚，造成补缩不良形成缩孔。铸件壁厚不均匀，在壁厚部分热节处产生缩孔或缩松。 （2）由于铸孔直径太小形成铸孔的砂芯被高温金属液加热后，长期处于高温状态，降低了铸孔表面金属的凝固速度，同时，砂芯为气体或大气压提供了信道，导致

3、了孔壁产生缩孔和绣松。2、熔炼方面的原因 ：液体金属的含气量太高，导致在铸件冷却过程中以气泡形式析出，阻止邻近的液体金属向该处流动进行补缩，产生缩孔或缩松。 当灰铸铁碳当量太低时，将使铁水凝固时共晶石墨析出量减少，降低了石墨化膨胀的作用，使凝固收缩增加，同时也降低铁水的流动性。认而降低铁水的自补缩能力，使铸件容易产生缩孔或缩松。当铁水含磷量或含硫量偏高时，磷是扩大凝固温度范围的元素，同时形成大量的低熔点磷共晶，凝固时减少了补缩能力。硫是阻碍石墨化的元素，硫还能降低铁水的流动性。同时，铁水氧化严重，也降低液体金属的流动性，使铸件产生缩孔或缩松。 孕育铸铁或球墨铸铁在浇注前用硅铁等孕育剂进行孕育处

4、理时，如果孕育不良，将导致铁水凝固时析出大量的渗碳体，从而使凝固收缩增加，产生缩孔或缩松。3、工艺设计的原因（1）浇注系统设计不合理浇注系统设计与铸件的凝固原则相矛盾时，可能会导致铸件产生缩孔或缩松。主要表现为浇注位置不合适，不利于顺序凝固，内浇口的位置及尺寸不正确。对于灰铸铁和球墨铸铁，如果将内浇口开在铸件厚壁处，同时内浇口尺寸较厚，浇注后，内浇口则长时间处于液体状态。在铁水凝固发生石墨化膨胀的作用下，铁水会经内浇口倒流回直浇道，从而使铸件产生缩孔和缩松。（2）冒口设计不合理冒口位置、数量、尺寸及冒口颈尺寸未能促进铸件顺序凝固，都可能导致铸件产生缩孔和缩松。如果在暗冒口顶部未放置出气冒口，或

5、冷铁使用不当，也会导致铸件产生缩孔和缩松。（3）型砂、芯砂方面的原因型砂（芯砂）的耐火度及高温强度太低，热变形量太大。当在金属液的静压力或石墨化膨胀力的作用下，型壁或芯壁会产生移动。使铸件实际需要的补缩量增加或在膨胀部位出现新的热节，导致铸件产生缩孔和缩松。这种现象对大中型铸件是很敏感的。另外，如果型砂中水分含量太高，将使型壁表面的干燥层厚度减少和水分凝聚区的水分增加，范围扩大，从而使型壁的移动能力增加，导致缩孔及缩松的产生。（4）浇注方面的原因浇注温度太高，使液态金属的液态收缩量增加；太低时，又会降低冒口的补缩能力，特别是采用底注式浇注系统时更明显，铸件往往在下部产生缩孔和缩松。当冒口没有浇

6、满或对大中型铸件没有用金属液对明冒口进行补浇时，这将降低冒口的补缩能力，引起铸件产生缩孔或缩松。一、材料力学性能一、材料力学性能材料力学性能（materials,mechanical properties of）是指材料在常温、静载作用下的宏观力学性能。是确定各种工程设计参数的主要依据。防止和减少缩松缩孔危害的措施防止和减少缩松缩孔危害的措施（1）合理选用铸造合金 （2）按照定向凝固原则进行凝固（采用各种措施保证铸件结构上各部分按照远离冒口的部分先凝固，然后是靠近冒口部分，最后是冒口本身的凝固）（3）合理选择浇注系统和浇注位置 （4）合理地应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。铸造应力铸造应力铸造应

7、力：铸件固态收缩受阻所引起的应力。铸造应力对铸件质量的影响：（1）使得铸件的精度和使用寿命大大降低。（2）在存放、加工甚至使用过程中，铸件内的残留应力将重新分布，使铸件发生变形或裂纹，还会降低铸件的耐腐蚀性。如何减少和防止这种应力：（1）在铸造工艺上可采取同时凝固原则。在采取工艺措施保证铸件结构上各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝固。（2）采取去应力退火或者自然时效等方法，将残余应力消除。熔模熔模铸造的特点和应用范围铸造的特点和应用范围（1）熔模铸造属于一次成形，又无分型面，所以铸件精度高，表面质量好。（2）可制造形状复杂的铸件，最小壁厚可达0.7mm，最小孔径可达1.5mm。（3

8、）适应各种铸造合金，尤其适应于生产高熔点和难以加工的合金铸件。（4）铸造工序复杂，生产周期长，铸件成本较高，铸件尺寸和质量受到限制，一般铸件重量不超过25kg。（5）适用于制造形状复杂、难以加工的高熔点合金及有特殊要求的精密铸件。用于汽轮机、燃气轮机叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件的生产。金属型金属型铸造的特点和应用范围铸造的特点和应用范围（1）铸件冷却速度快，组织致密，力学性能好。（2）铸件精度和表面质量较高。（3）实现了“一型多铸”，工序简单，生产率高，劳动条件好。（4）金属型成本高，制造周期长，铸造工艺规程要求严格。（5）金属型铸造主要适用于大批量生产形状简单的有色金属

9、铸件，如铝活塞、汽缸、缸盖、泵体、轴瓦、轴套等等。压力压力铸造铸造的特点和应用范围的特点和应用范围（1）压力铸件尺寸精度高，表面质量好，一般不需要机加工课直接使用。（2）压力铸造在快速、高压下成形，可压铸出形状复杂、轮廓清晰的薄壁精密铸件，铝合金铸件最小壁厚可达0.5mm,最小孔径0.7mm。（3）生产率高，劳动条件好。（4）设备投资大，铸形制造费用高，周期长。（5）用于大批量生产低熔点合金的中小型铸件，如铝、锌、铜等合金铸件，在汽车、拖拉机、航空、仪表、电器等行业应用。离心离心铸造铸造的特点和应用范围的特点和应用范围（1）铸件在离心力作用下结晶、组织致密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学

10、性能好。（2）铸造圆形中空铸件时，可省去型芯和浇注系统，简化了工艺，节约了金属。（3）便于制作双金属铸件，如钢套镶铜衬。（4）离心铸造内表面粗糙，尺寸不易控制，需要加大加工余量来保证铸件质量，且不适宜易偏析的合金。（5）离心铸造是生产管、套类铸件的主要方法，如铸铁管、铜套、汽缸套等。砂型铸造砂型铸造时铸造中为何要有分型面：分型面是指两两在闭合状态时能接触的部分.制造铸型时，为方便取出模样，将铸型做成几部分。选择分型面应遵循的规律：（1）尽量使铸件位于同一铸形内（2）尽量减少分型面（3）尽量使分型面平直（4）尽量使型腔和主要型芯位于下沙箱典型浇注系统典型浇注系统：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道（

11、1）浇口杯：承接浇包倒进来的金属液,也称外浇口。（2）直浇口：联接外浇口和横浇口,将金属液由铸型外面引入铸型内部。（3）横浇口：联接直浇口，分配由直浇口来的金属液流。（4）内浇口：联接横浇口，向铸型型腔灌输金属液。零件、铸件、模样之间有何联系？又有何差异？三者形状类似，但尺寸不同。铸件的形状和尺寸是在零件图的基础上考虑铸造工艺参数后确定的，模样和铸件形状相同，要按确定的线收缩率将模样尺寸放大一些以保证冷却后铸件尺寸符合要求。二、材料的组织结构二、材料的组织结构1、晶体是原子在三维空间中有规则的周期性重复排列的物质，否则为非晶体。2、晶格：表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格，又称晶架。3

12、、晶胞：构成晶格的最基本的几何单元称为晶胞。4、晶格常数：晶格常数指的就是晶胞的边长，也就是每一个平行六面体单元的边长，它是晶体结构的一个重要基本参数。金属晶体结构金属晶体结构（三）密排六方晶格1、晶胞原子数：1/6*12+1/2*2+3=62、原子半径：r=1/2a3、致密度为0.744、较脆，具有这种晶格的金属有镁、锌、镉等。金属的实际晶体结构金属的实际晶体结构1、点缺陷：以某个点为中心，在它周围造成原子排列不规则，产生晶格畸变的晶体缺陷。 点缺陷使金属抵抗塑性变形的能力提高，从而使金 属强度提高。2、线缺陷：晶体中某一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。受力后沿某些晶面移动，导致金属变

13、形，互相作用，使位错的阻力增大，金属强度提高。3、面缺陷：位错运动的障碍，晶粒、亚晶粒越细小，界面越多，晶格畸变越大，位错阻力越大，金属强度越高。纯金属的凝固过程一、过冷：金属的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。二者之差称为过冷度，用 T表示，过冷度越大，实际结晶温度越低。二、液态金属要结晶必须过冷。金属在液态与固态之间存在的自由能差（ G）是促使液体金属结晶的驱动力。过冷度越大，液、固两相的自由能差越大，即结晶驱动力越大，结晶速度越快。结晶过程形核和晶核长大的过程1、形核过程：自发形核、非自发形核。2、晶核长大过程：平面生长、树枝状生长。一、铁碳合金的相结构一、铁碳合金的相结构（1）铁素体（F）：碳在-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，最大溶碳量为727 时的c=0.0218%，碳原子多存在于体心立方结构的八面体间隙。由于铁素体中的碳含量最小，室温下的性能几乎和纯铁相同。（2）奥氏体（A）：碳在-Fe中形成的间隙固溶体。具有面心立方结构。最大溶碳量为1148 时的 c=2.11%，随着温度降低，其溶解能力减小，到727 时降为0.77%，碳原子多存在于面心立放结构的八面体间隙。具有顺磁性。（3）渗碳体（Fe3C）：具有复杂晶格的间隙化合物。其含碳量为 c=6.69%，塑性和韧性几乎为零。单相区：L，A，F，Fe3C两相区：L+，L+A，L+Fe3C，+A，A+F，